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DMG fraisage à 5 axes et en tournant l'usinage de la coque mince composite

Mots clés: fraisage et de tournage usinage composite, usinage de boîtier ultra-mince, fraisage et de tournage outils d'usinage composite, le broyage et la conception des véhicules dispositif d'usinage composite

Sélection des équipements de traitement des composites de fraisage et de tournage

Centre DMG Mill Turn
L'équipement de traitement de coque ultra-mince est sélectionné dans le centre d'usinage Demag à cinq coordonnées pour fraisage et tournage (comme illustré à la figure 2). La machine utilise une tête de broche électrique avec un angle de 45 ° et est entraînée par un moteur linéaire. Le système de servo variateur a une haute précision, une bonne fiabilité et une réponse rapide. La rigidité statique et dynamique est suffisante pour que le système présente une bonne qualité dynamique et une bonne stabilité thermique. L'appareil doit avoir une haute précision, une fiabilité élevée et une interface Ethernet pour la mise en réseau avec des ordinateurs et d'autres appareils. Il réalise la transmission du programme d'usinage CNC, de divers paramètres de processus et d'informations sur l'état de la machine, et peut s'adapter au traitement de matériaux difficiles à usiner, tels que les alliages à haute température et les alliages de titane. Il peut effectuer le fraisage, le tournage, le forage, l’agrandissement, l’alésage, le perçage, etc. en une seule configuration, et peut être utilisé pour positionner des trous avec précision sur des pièces aérospatiales ainsi que pour la semi-finition et la finition des surfaces extérieures. La machine est puissamment fraisée et équipée du logiciel de fraisage SHOPMILL. L’établi peut réaliser un équilibre dynamique et analyser le point d’action de l’équilibre afin d’aider la fonction de retournement. Avec la fonction de détection en ligne, il peut réaliser une simulation en ligne de voiture et de fraisage. Les principaux paramètres techniques de la machine sont les suivants:
Course de l'axe: ≥1250mm;
Course de l'axe Y: ≥1000mm;
Course de l'axe Z: ≥1000mm;
Taille de la table de travail: ≥ 501250mm;
Diamètre de braquage maximum: ≥ 00 1400mm;
Charge de travail: ≥2000 kg.
Plage de rotation de l'axe C (établi): ≥ ± 360 °, précision de positionnement: ≤ 7 ′, précision de positionnement répétée: ≤ 4 ′
Vitesse maximale de fraisage de la table de travail: ≥20r / min,
Vitesse de rotation maximale: ≥500r / min,
Couple de rotation maximal (S1): ≥ 5400 N • m,
Puissance maximale pour tourner (S1): ≥35kW.


Montage de la coquille ultra-mince pour le fraisage et le tournage de matériaux composites

2. Conception des installations pour le processus de fraisage
La technologie d’usinage combiné de fraisage et de tournage doit permettre de traiter la plupart des dimensions en un seul serrage, et le support d’outillage est crucial pour le jeu. Sinon, il doit être serré plusieurs fois, ce qui réduira inévitablement l'efficacité du traitement. La technologie de fraisage et de tournage en technologie composite consiste en ce que la surface interne est généralement retournée, la surface externe comprend le tournage, l'alésage et le fraisage, et la face d'extrémité ou le trou radial est traité par perçage, perçage et alésage. Par conséquent, l'usinage combiné tournage-fraisage doit concevoir un appareil pouvant être positionné et serré à l'intérieur et à l'extérieur et pouvant être rapidement démonté. Le dispositif d'usinage combiné ultra-mince pour le fraisage et le tournage adopte une structure de plaque de pression interne et externe (comme illustré à la figure 3). Grâce aux plaques de contre-pression, les profils internes et externes peuvent être traités par un serrage, un tournage et un fraisage uniques.

3. Sélection des outils pour l'usinage de la pâte à fraiser
Le centre d'usinage de fraisage et de tournage cinq axes DMG est équipé de 40 magasins d'outils ATC. La taille du trou de conicité de la broche est HSK-A100. Afin de donner un jeu complet à la fonction de changement automatique d’outil du centre d’usinage, l’outil de serrage à structure modulaire Iska est utilisé lors de l’usinage de l’enveloppe extérieure (voir figure 4). En combinaison avec la fonction de rotation de la tête de broche du centre d'usinage de tournage et d'usinage à cinq coordonnées DMG, l'attitude en azimut de l'outil de tournage est modifiée. Un outil est utilisé pour usiner différentes positions sur les surfaces intérieure et extérieure, ce qui permet de réduire le nombre d’outils et de réduire les coûts d’outil.


Schéma de serrage de machine à structure modulaire Iskar
4. Programmation du traitement du composé de tournage fraisage
Selon les caractéristiques de la programmation CNC du centre d'usinage de fraisage et de tournage, il est divisé en deux modes: fraisage et usinage. Le mode de fraisage est DM_MILL et le mode d'usinage est DM_TURN. Lors de la préparation du programme de fraisage de liaison à cinq axes, il est nécessaire d'activer la fonction de suivi de nez d'outil d'usinage à 5 axes, la fonction de prévisualisation de la trajectoire d'usinage CNC G64 et la fonction de coordination de synchronisation d'axe d'usinage FGROUP. Lors de la préparation du programme d'usinage CNC, la fonction de compensation du centre d'usinage Demag à cinq axes est requise. La position de contrepoids indiquée sur l’écran de la machine, les blocs de contrepoids du même poids sont attribués en fonction du poids demandé par le système pour assurer l’équilibre du système de retournement.


Dans le processus de compilation du programme de broyage, le sous-traitement du traitement du composé de broyage-retournement est développé par le sous-système Siemens. Application des instructions du langage Siemens 840D et des fonctionnalités spécifiques à la machine. Par exemple, TRAORI (1), CYCLE800, CYCLE81-CYCLE86, coordonnées polaires. La machine-outil, le fraisage, le forage, l'alésage, le taraudage et d'autres méthodes sont intégrés dans une seule machine. La technologie de traitement combiné du fraisage et du tournage permet de combiner plusieurs processus de tournage, de fraisage, de perçage et de forage. Dans le processus de tournage-fraisage, il est nécessaire de supprimer les parties inégales de la réserve, à condition que la rigidité globale soit suffisante pour que les tolérances de fraisage et de tournage soient cohérentes. En fonction de la structure et de la rigidité de la pièce, choisissez le fraisage pour assurer l’épaisseur de la paroi ou l’usinage pour assurer l’épaisseur de la paroi; Une fois toutes les dimensions usinées, les conditions techniques du point de référence sont mesurées et le point de référence est réparé. Une fois tous les processus de tournage et de fraisage terminés, le forage, le forage et le taraudage sont effectués.

Pour cette partie, l’organisation du processus CN est la suivante:
Profil de fraisage rugueux (avec une marge de 0,3 mm) - Surfaces intérieures et extérieures en tournage grossier (laissant une marge de 0,3 mm) - Tournage fin des surfaces intérieure et extérieure (avec une marge de 0,1 mm au niveau de référence) -
Finition Fraisage - Point de tournage de précision - Perçage et alésage de trous radiaux et de filets de fraisage - Extrémités de perçage et de perçage.


Fraisage Composé de tournage dans le traitement intégré de la mesure de l'argent
5. Mesure en ligne du processus de broyage et de préparation
Le centre d'usinage de fraisage et de tournage cinq axes de DMG est équipé de sondes Renishaw et de récepteurs infrarouges avec mesure en ligne. La fonction de mesure en ligne est appliquée dans le traitement des matériaux composites ultra-minces pour véhicules de tourisme. En utilisant la sonde Renishaw pour compléter l'alignement automatique des pièces, le système de coordonnées d'usinage est automatiquement défini et la mesure intégrée de la mesure en ligne et du fraisage est réalisée (comme indiqué à la Fig. 5).  La procédure d'alignement automatique pour la mesure en ligne du boîtier est la suivante:
CYCLE800
TRAFOOF
DM_MILL
T999
M6 ...; ______ Point unique Position zéro de l'axe Z, cadre de coordonnées défini G54 _______

_TUL = 1_TLL = -1
_PRNUM = 1_NMSP = 1_VMS = 0
_TSA = 20_FA = 15_KNUM = 1
_MVAR = 100_MA = 3
_SETVAL = 0
CYCLE978
G54; ____ Mesure à point unique Position zéro sur l'axe Z, cadre de coordonnées défini G54 _________ G0X0Y0Z-2; ____ mesure de point unique X, position zéro sur l'axe Y, jeu de coordonnées G54 _________ _TUL = 1_TLL = -1

_PRNUM = 1_NMSP = 1_VMS = 0
_TSA = 20_FA = 15_KNUM = 1
_MVAR = 101_MA = 3
_SETVAL = 433_STA1 = 0
_INCA = 90_CPA = 0_CPO = 0
_KNUM = 1
CYCLE979
G54; ____ mesure de point unique X, position zéro de l'axe Y, définition du cadre de coordonnées G54 _________M28
G0Z500
M02


Simulation virtuelle d'usinage de pâte à fraiser
6. Simulation et vérification du programme de compoundage et de laminage
VERICUT est un logiciel de simulation d'usinage puissant qui analyse les programmes de la CNC par la simulation.
On peut déterminer s'il existe des phénomènes de surcoupe, résiduels ou autres dans le traitement, afin d'éviter les interférences et les collisions, et de vérifier l'exactitude et la rationalité du programme d'usinage à CN.
En particulier lors du développement de nouvelles pièces, il peut vérifier l'exactitude du programme par le biais d'une simulation d'usinage.
Cela peut permettre d'économiser sur les pièces de test coûteuses, de gagner du temps de traitement et de jouer un rôle très important dans le développement de nouvelles pièces.
Afin de vérifier l'exactitude du programme de fraisage, l'environnement de simulation du centre d'usinage à cinq axes DMU125FD a été créé par le logiciel VERICUT7.0.
La vérification du traitement de la simulation virtuelle du programme d'usinage composite ultra-mince de voiture shell est terminée, ce qui garantit l'exactitude du programme.
La structure de la machine-outil de simulation est illustrée à la Fig. 6.


Analyse des résultats
Problèmes existants dans les méthodes et itinéraires de routine:

(1) Le processus de tournage, de fraisage, de perçage et de forage est trop dispersé, le temps d’attente pour le temps de préparation de la production et la rotation entre les processus sont longs et il faut davantage d’équipements de traitement, ce qui affecte l’efficacité du traitement et le calendrier de livraison;
(2) Les valeurs réelles de certaines dimensions sont proches des valeurs limites théoriques. Si elles ne sont pas contrôlées, les dimensions partielles peuvent être hors tolérance;
(3) Le programme CN et les paramètres de traitement doivent être optimisés et affinés.
(4) La consommation d'outils est trop importante.
À travers le traitement des pièces d’essai et des pièces réelles sur site, selon l’application du concept de lean engineering. Les avantages de la nouvelle technologie et des nouvelles méthodes sont analysés en fonction du nombre de processus, du cycle de traitement, de l’état de la qualité et du coût de traitement. L'analyse et la comparaison des données sont présentées dans le tableau 1.


Par analyse comparative de données expérimentales. Il est vérifié que la technologie de traitement des composites de fraisage et de retournement est bénéfique pour améliorer l'efficacité du traitement du carter du moteur de l'avion, économiser le support et réduire les coûts de traitement. Evitez les erreurs de correction du serrage secondaire causées par la déformation du boîtier à parois minces et assurez la qualité de traitement de la machine à parois minces.

en conclusion
Grâce à l'application de la technologie d'usinage combiné de fraisage et de tournage au traitement des enveloppes à parois minces de l'industrie aérospatiale, l'importance des fonctions des équipements des centres d'usinage complexes de fraisage et de tournage est également reconnue. Maîtrise des mesures en ligne: alignement automatique, fraisage et composition, traitement automatique du changement d’outil, fraisage et traitement de la simulation virtuelle composite de véhicules et autres technologies de traitement. Le circuit de traitement typique du traitement intégré de la fraiseuse à coquille à parois minces annulaires globales est formé. La technologie d'usinage combiné de fraisage et de tournage est utilisée pour améliorer le processus et utiliser pleinement les fonctions de la machine-outil. Le processus a été raccourci et des techniques de traitement telles que la mesure en ligne, le tournage et le fraisage, ainsi que la simulation virtuelle ont été adoptées. Il garantit la fiabilité du processus de traitement, peut considérablement améliorer l'efficacité du traitement, réduire les coûts de traitement et assurer la qualité du traitement.
Analyse contrastive de l'usinage de composés de tournage de fraisage
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